Podcast na Metalografia eta Korrosioaren Babesa

Kapitoly

Metalgintzako detektibeak

Zer da zehazki metalografia?

Makroskopikotik Mikroskopikora

Aleak eta beren mugak

Lagina prestatzeko lehen urratsak

Arbastatze prozesua

Leuntzea: Ispilu perfektuaren bila

Leuntze elektrolitikoa eta hurrengo pausoak

Lagina prestatzea: Lehen urratsak

Mozketa eta muntaketa

Erasoa: Egitura azaleratzen

Mikroskopioaren begietatik

Aleak zenbatzen

Ondorioak eta agurra

Přepis

Lily: Imajinatu une batez Ane, ingeniaritza ikasle bat, zubi zahar baten ondoan zutik. Altzairuzko habe erraldoiei begira dago, eta galdetzen dio bere buruari: zerk egiten du metal hau hain sendoa? Zerk eragotziko luke egunen batean huts egitea?

Tom: Erantzuna, Anek eta guk bilatzen duguna, ez dago gainazalean. Metalaren barne-barnean ezkutatuta dago, bere egitura mikroskopikoan. Eta hor sartzen da metalografia jokoan.

Lily: Hau Studyfi Podcast da.

Lily: Orduan, Tom, azaldu iezaguzu. Zer da zehazki metalografia? Magia moduko bat da metalen barruan ikusteko?

Tom: Magia ez, baina ia-ia! Pentsa metalen detektibeak garela. Metalografia da metalen eta aleazioen barne-egitura aztertzeko teknika, lupa erraldoi batekin bezala.

Lily: Eta zergatik nahi genuke hori egin? Txutxumutxu metalikoak jakiteko?

Tom: Hori baino pixka bat garrantzitsuagoa da. Egitura horrek zuzenean eragiten die metalaren propietate fisikoei eta mekanikoei: gogortasuna, malgutasuna, erresistentzia...

Lily: A, orain ulertzen dut. Beraz, Anaren zubiko habe horren barruan begiratuz gero, jakin genezake ea lanerako prest dagoen edo arriskuan dagoen.

Tom: Zehazki. Aleen tamaina, faseak nola banatzen diren, edo akats txikiak dauden ikus dezakegu. Informazio horrekin, materialak nola jokatuko duen aurreikus dezakegu.

Lily: Eta nola egiten da analisi hori? Beti behar da mikroskopio erraldoi bat?

Tom: Galdera ona. Bi maila daude. Lehenengoa analisi makroskopikoa da. Hau begi hutsez edo lupa sinple batekin egiten da, hamar aldiz handituta, gehienez.

Lily: Zer ikus daiteke horrela? Marraren bat edo kolperen bat?

Tom: Hori baino gehiago. Egitura uniformea den, fabrikazio-akats handiak dauden, pitzadurak adibidez... Lortzen diren emaitzak mugatuak dira, baina batzuetan oso datu garrantzitsuak ematen dizkizu azkar.

Lily: Baina benetako mamia analisi mikroskopikoan dago, ezta?

Tom: Dudarik gabe. Hor milaka aldiz handitzen dugu irudia. Analisi mikroskopikoarekin metalaren sekretu guztiak azaleratzen dira.

Lily: Eta zer dira sekretu horiek? Zer da hain garrantzitsua mikroskopioan ikusten dena?

Tom: Alearen tamaina, adibidez. Funtsezkoa da. Pentsa hondartzako harean. Ale finak oso trinkoak dira, eta ale lodiak, berriz, ez hainbeste.

Lily: Eta horrek eragina du metalaren portaeran?

Tom: Erabat. Ale handiegiak dituen metal bat hauskorragoa izan ohi da, esfortzu baten pean errazago apur daiteke. Ale fin eta erregularreko egitura batek, ordea, propietate mekaniko eta zailtasun hobeak ditu. Askoz fidagarriagoa da.

Lily: Aipatu dituzu aleak. Zer dira zehazki metal baten barruan? Elkartzen diren pieza txikiak bezalakoak?

Tom: Hori da! Pentsa izotz-kristaletan. Metal bat solidotzen denean, kristal txikiak —aleak deitzen diegu— nukleo desberdinetatik hazten hasten dira, norabide guztietan.

Lily: Eta noizbait elkarrekin topo egiten dute, noski.

Tom: Hori da! Eta topo egiten duten leku horiei ale-mugak deitzen zaie. Bi aleen arteko eremu estu bat da, non atomoak ez dauden hain ondo ordenatuta alearen barruan bezala.

Lily: Beraz, muga horiek akats moduko bat dira?

Tom: Akats hitzak konnotazio txarra du. Hobe da 'ezaugarri' deitzea. Muga horiek funtsezkoak dira. Tenperatura arruntetan, adibidez, dislokazioen mugimendua zailtzen dute, hau da, deformazio plastikoa eragozten dute.

Lily: Itxaron, itxaron... sinpleago. Zer esan nahi du horrek niretzat?

Tom: Esan nahi du ale-mugek metala gogortzen laguntzen dutela. Muga gehiago (hau da, ale txikiagoak) dituen metal bat gogorragoa izango da.

Lily: Aaa, orain bai! Beraz, ale-mugak hesi txikiak bezalakoak dira, deformazioari aurre egiten diotenak.

Tom: Primeran ulertu duzu. Mikroskopioan, muga horiek lerro ilun gisa ikusten dira, argia ez dutelako hain ondo islatzen. Oso deigarriak dira.

Lily: Oso ondo, demagun altzairu zati bat aztertu nahi dugula. Nola hasten gara? Ezin dugu pieza osoa mikroskopio azpian sartu, ezta?

Tom: Ez, hori pixka bat zaila litzateke. Lehenik eta behin, lagin txiki eta adierazgarri bat atera behar dugu. Gero, askotan, lagin hori erretxina batean sartzen da, enbutizioa deitzen zaion prozesuan. Horrela, puck biribil bat lortzen dugu, maneiatzeko askoz errazagoa dena.

Lily: Hockey puck bat bezalakoa, baina metal zati batekin barruan?

Tom: Hori da analogia perfektua! Eta orain dator garrantzitsuena: puck horren gainazala prestatzea. Ispilu perfektu bat bihurtu behar dugu.

Lily: Zergatik hain perfektua? Ezin da zuzenean begiratu?

Tom: Pentsa lokatzez betetako leiho batetik begiratzen saiatuko bazina bezala. Ez zenuke ezer ikusiko. Gainazalean marra edo akatsik txikiena badago, benetako egitura ezkutatuko du. Prestaketa da prozesuaren %90a.

Lily: Beraz, garbitasun erabatekoa behar da. Dena perfektu egon behar da.

Tom: Bai, eta horregatik hainbat fase ditu. Lehenengoa arbastatze zakarra da. Helburua gainazala guztiz laua uztea da.

Lily: Ados, nola lortzen dugu gainazal lau hori? Lima batekin?

Tom: Hasieran bai, lima edo esmeril-harri bat erabil daiteke, baina kontu handiz! Lagina gehiegi berotzen badugu, barne-egitura alda genezake eta analisia pikutara joango litzateke.

Lily: Uste baino delikatua da, beraz.

Tom: Askoz gehiago. Presio gehiegi egitea ere txarra da, marra sakonak eta gainazaleko distortsioa sortzen dituelako. Ondoren, lixa-paperak erabiltzen hasten gara.

Lily: Eskulanetako lixa-paperak bezalakoak?

Tom: Antzekoak, baina zehatzagoak. Paper lodi batekin hasten gara eta pixkanaka finagoetara pasatzen gara. Trikimailu bat dago: lixa-paper batetik bestera pasatzean, lagina 90 gradu biratzen dugu.

Lily: Eta hori zergatik?

Tom: Oso azkarra da. Horrela, marra berriak aurrekoekiko perpendikularrak dira. Noiz dakizu paper batekin amaitu duzula? Aurreko norabideko marra guztiak desagertu direnean eta norabide bakarreko marra finagoak bakarrik ikusten dituzunean.

Lily: Oso burutsua! Horrela ziurtatzen duzu aurreko faseko akats guztiak ezabatzen dituzula.

Tom: Zehazki. Eta lixa aldatzen dugun bakoitzean, lagina eta eskuak ondo garbitu behar dira, partikula lodiak hurrengo fasera ez eramateko. Gaur egun, prozesu hau disko birakariekin egiten da, eta ura erabiltzen da lagina hozteko eta garbitzeko.

Lily: Beraz, prozesua lixa-paper gero eta finagoekin errepikatzea da, gainazal ia leun bat lortu arte.

Tom: Hori da arbastatze fina. 240ko ale batetik hasi, 400ekora pasa, eta 600eko edo finago batekin amaitu dezakegu. Fase honen amaieran, gainazala nahiko leuna dago, baina oraindik ez da ispilu bat.

Lily: Arbastatzearen ondoren, zer dator? Ispilu efektu hori lortzeko azken urratsa?

Tom: Hori da. Leuntze fasea. Honen helburua da arbastatzean utzitako mikro-marra guztiak ezabatzea. Bi teknika nagusi daude: leuntze mekanikoa eta elektrolitikoa.

Lily: Has gaitezen mekanikoarekin. Nola funtzionatzen du?

Tom: Arbastatzeko makina bera erabil daiteke, baina lixaren ordez, oihal leun bat duen disko bat jartzen da. Oihal horren gainean, oso substantzia urratzaile fina botatzen da.

Lily: Nolako substantzia? Diamante-hautsa?

Tom: Batzuetan bai! Diamante-pasta oso ohikoa da. Tamaina desberdinetakoa dago, 3 mikratik 0,25 mikrara arte. Beste batzuetan, oxidoak erabiltzen dira, alumina adibidez, altzairuentzat.

Lily: Beraz, lagina oihal horren gainean jartzen da diamante-pastarekin eta... listo?

Tom: Presio moderatua eginez mugitzen da, erditik kanpora. Eta arbastatzean bezala, lagina biratzen joan behar da. Noiz amaitzen da? Mikroskopioan 100 aldiz handituta marrarik ikusten ez denean.

Lily: Uau, hori zehaztasun maila da. Benetako ispilu bat lortu behar da.

Tom: Erabat. Amaitzean, lagina ondo garbitzen da alkoholarekin eta aire beroarekin lehortzen da. Eta, noski, ez ukitu gainazala hatzekin!

Lily: Nire hatz-marka koipetsuak utziko nituzke ispilu perfektu horretan!

Lily: Eta beste metodoa, elektrolitikoa? Zergatik erabili hori mekanikoa hain ona bada?

Tom: Badaudelako material batzuk mekanikoki leuntzeko oso zailak direnak. Material oso bigunak, adibidez, edo deformazioarekin erraz gogortzen direnak.

Lily: Beraz, hau metodo kimikoagoa da.

Tom: Bai, erreakzio elektrolitiko bat da. Lagina disoluzio berezi batean murgiltzen da eta korronte elektriko bat pasatzen da. Prozesu honetan, laginaren gainazala modu kontrolatuan disolbatzen da.

Lily: Beraz, metalaren gainazaleko geruza mikroskopiko bat kentzen du, irregularitate guztiak ezabatuz.

Tom: Zehazki. Gainazal-akabera bikaina lortzen da. Baina baditu bere eragozpenak. Batzuetan, metalezkoak ez diren inklusioak ere ezaba ditzake, eta horiek aztertu nahi genituen agian.

Lily: Abantailak eta desabantailak, beti bezala. Beraz, orain badugu gure lagina, ispilu bat bezain leuna. Zer da hurrengoa? Zuzenean mikroskopiora?

Tom: Ia. Orain gainazal leun hori dugu, baina dena uniforme ikusten da. Ale-mugak eta fase desberdinak ikusteko, azken pauso bat falta da: eraso kimikoa. Baina hori... hori beste egun baterako istorio bat da.

Lily: Beti suspensearekin uzten gaituzu, Tom! Beraz, laburbilduz, metal baten sekretuak ezagutzeko, lehenik detektibe on bat bezala prestatu behar dugu krimenaren eszena. Kasu honetan, laginaren gainazala.

Tom: Hori da. Eta prestaketa on bat gabe, froga guztiak galduko genituzke. Hurrengoan, errebelatzaile kimikoak nola erabiltzen diren ikusiko dugu, ezkutuan dagoen guztia azaleratzeko.

Lily: Beno Tom, aurreko atalean materialen propietate mekanikoez luze eta zabal hitz egin dugu. Baina, nola dakigu zehazki zergatik den material bat gogorra eta bestea hauskorra? Nola ikus dezakegu barruan gertatzen dena?

Tom: Galdera bikaina, Lily. Hor sartzen da jokoan gaurko gure azken gai handia: metalografia. Materialen barne-egitura aztertzeko zientzia da, mikroskopio baten bidez. Pentsa ezazu materialentzako detektibe-lan bat bezala.

Lily: Detektibe-lan bat? Hori gustatzen zait! Beraz, pistak bilatzen ditugu materialen barruan?

Tom: Zehazki! Baina lehenik, "krimenaren eszena" prestatu behar dugu. Eta kasu honetan, lagina prestatzea da gakoa. Izan ere, emaitza onak lortzea prestaketaren zehaztasunaren menpe dago erabat.

Lily: Ados, beraz, ezin dugu metalezko zati bat hartu eta mikroskopio azpian jarri, besterik gabe?

Tom: Ez, inondik inora ez! Gainazal perfektua lortu behar dugu. Laua, markarik gabea... ispilu bat bezalakoa. Prozesu horrek hainbat urrats ditu, eta lehenengoa lagina ateratzea da.

Lily: Eta non moztu behar da? Berdin dio piezaren edozein tokitatik hartzen badugu?

Tom: Ez, hori erabaki kritikoa da. Laginak material osoaren adierazgarria izan behar du. Adibidez, material forjatu batean, zuntzen norabidean edo perpendikularrean mozten badugu, emaitzak guztiz desberdinak izango dira.

Lily: A, argi dago. Eta galdaketa batean, adibidez?

Tom: Ba, gauza bera. Pieza baten ertzean hozte-abiadura askoz handiagoa da erdian baino. Horrek ale-tamaina desberdinak sortzen ditu. Beraz, ertzetik edo barrutik hartu, bi "istorio" ezberdin kontatuko dizkigute.

Lily: Zenbat lagin hartu behar dira orduan? Bat nahikoa da?

Tom: Hobe da bat baino gehiago hartzea. Zenbat eta lagin gehiago aztertu, orduan eta fidagarriagoa da emaitza. Normalean, materiala ondo adierazten duten bi leku edo gehiagotatik hartzen dira.

Lily: Ados, lekua aukeratu dugu. Nola mozten da pieza hori material nagusitik? Zerraz?

Tom: Erabili daiteke, baina gainazal oso irregularra uzten du. Metodorik erabiliena disko urratzaile bat duen ebakitzaile metalografiko bat da. Askoz azkarragoa da eta kalitate hobea lortzen da.

Lily: Eta ez da berotzen moztean? Suposatzen dut beroak materialaren egitura alda dezakeela...

Tom: Bai, hori da! Horregatik, beti hozgarri bat erabiltzen da, normalean ura gehigarri batzuekin. Horrek tenperatura kontrolatzen du eta, gainera, lubrifikatzen eta garbitzen laguntzen du.

Lily: Logikoa. Eta zer gertatzen da lagina oso txikia bada? Xafla fin bat edo torloju txiki bat bezala.

Tom: Kasu horietan, kapsulatu egin behar da. "Enbutizioa" deitzen zaio prozesuari. Lagina erretxina batean sartzen da "pilula" bat sortzeko, maneiatzeko askoz errazagoa dena.

Lily: Pilula bat? Farmazia batean gaudela dirudi!

Tom: Bai, antzekoa da! Erretxina horiek beroarekin eta presioarekin gogortu daitezke, bakelita bezala, edo hotzean, katalizatzaile batekin. Helburua beti bera da: lagin txiki hori modu egonkorrean eustea hurrengo urratsetarako.

Lily: Ongi, badugu gure lagina, moztuta, muntatuta eta ispilu bat bezain leun. Zer dator orain? Zuzenean mikroskopiora?

Tom: Ia... baina urrats kritiko bat falta da: erasoa. Momentu honetan gainazal distiratsu bat besterik ez dugu ikusiko, informazio gutxirekin. Egitura "errebelatu" behar dugu.

Lily: Nola egiten da hori? Magia dirudi.

Tom: Magia kimikoa, nolabait. Eraso kimikoa da ohikoena. Lagina erreaktibo batean murgiltzen da denbora labur batez. Erreaktibo horrek materialaren osagai desberdinak abiadura ezberdinetan "erasotzen" ditu.

Lily: Eraso diferentziala, beraz. Zer lortzen da horrekin?

Tom: Ba, azkarrago erreakzionatzen duten guneak ilunago geratzen dira, eta gutxien erasotakoak, distiratsu. Aleen arteko mugak ere azkarrago erreakzionatzen dute. Horrela, bat-batean, materialaren mapa osoa agertzen zaigu: aleak, fase desberdinak, ezpurutasunak...

Lily: Harrigarria da! Eta denbora kontrolatzea garrantzitsua izango da, ezta?

Tom: Funtsezkoa. Eraso gutxirekin ez duzu ezer ikusiko, eta gehiegirekin, dena suntsituko duzu. Metal eta erreaktibo bakoitzak bere denbora perfektua du, segundo batzuetatik minutu batzuetara.

Lily: Beste eraso motarik ba al dago?

Tom: Bai, bi gehiago aipatuko ditut labur. Eraso elektrolitikoa, korrosioari oso erresistenteak zaizkion materialentzat, eta erliebean leuntzea, osagai oso gogorrak eta bigunak dituzten aleazioetarako. Baina kimikoa da izarra.

Lily: Eta orain bai... iritsi da egiaren unea. Lagina mikroskopioan jartzen dugu.

Tom: Hori da. Mikroskopio metalografikoaren plataren gainean jarri eta... voilà! Materialaren barne-mundua gure begien aurrean agertzen da.

Lily: Zer da desberdina mikroskopio honek eta biologian erabiltzen denak?

Tom: Argiztapen modua. Metalak opakuak direnez, argiak ezin ditu zeharkatu. Beraz, mikroskopio metalografikoak argiaren islapena erabiltzen du, ez gardentasuna. Argia goitik bidaltzen da, laginaren gainazalean islatu eta objektibora itzultzen da.

Lily: Eta zer bilatzen dugu zehazki irudi horretan? Zer informazio atera dezakegu?

Tom: Gauza asko! Alearen tamaina, zenbat fase dauden, ezpurutasunik ba ote dagoen, akats mikroskopikoak... Liburutegi bateko argazkiekin konpara dezakegu materiala identifikatzeko ere.

Lily: Alearen tamaina aipatu duzu. Zergatik da horren garrantzitsua?

Tom: Propietate mekanikoetan eragin izugarria duelako. Pentsa ezazu honela: ale txikiagoek muga gehiago sortzen dituzte. Muga horiek hesiak bezalakoak dira dislokazioentzat, hau da, deformazioa eragiten duten akatsentzat. Muga gehiago, material erresistenteagoa.

Lily: Ados, ale txikiagoak, material sendoagoa. Baina nola neurtzen da aleen tamaina? Ez dira denak berdinak izango, ezta?

Tom: Ez, noski. Guk ikusten duguna hiru dimentsioko aleen bi dimentsioko ebaki bat da. Beraz, tamaina desberdin asko ikusiko ditugu. Helburua batez besteko tamaina zehaztea da, eta horretarako ASTM E-112 arauak metodo batzuk ematen dizkigu.

Lily: Zeintzuk dira metodo horiek?

Tom: Sinpleena konparazio-metodoa da. Zure mikrografia hartu, 100 aldiz handituta, eta tamaina desberdinetako aleak dituzten txartel normalizatuekin alderatzen duzu. "A, nirea 5 zenbakiaren antzekoa da".

Lily: Hori tranpa egitea bezala da!

Tom: Bai, baina balio du! Metodo zehatzago bat prozedura planimetrikoa da. Irudiaren gainean zirkulu bat marrazten da, eta barruan dauden aleak zenbatzen dira. Formula matematiko batzuekin, milimetro karratuko zenbat ale dauden kalkula dezakezu.

Lily: Uau, hori zehatzagoa dirudi. Eta horrek zerbait esaten digu?

Tom: Bai, "G" izeneko balio bat ematen digu, alearen tamaina-zenbakia. Zenbaki hori zenbat eta handiagoa izan, orduan eta alea finagoa da, eta materiala, teorikoki, erresistenteagoa.

Lily: Beraz, gaur ikusi dugun guztia laburbilduz... Metalografia materialen sekretuak azaleratzeko prozesu bat da, detektibe-lan baten modukoa.

Tom: Hori da. Prozesua laginaren prestaketa zorrotz batekin hasten da: ondo aukeratutako lekutik moztu, muntatu txikia bada, eta batez ere, leundu eta kimikoki "eraso" egitura ikusgai jartzeko.

Lily: Behin prestatuta, mikroskopio metalografikoak barne-egituraren argazki bat ematen digu. Eta argazki horretan, aleen tamaina bezalako ezaugarriak azter ditzakegu, materialaren propietateak zuzenean baldintzatzen dituztelako.

Tom: Zehazki. Ale txikiek muga gehiago esan nahi dute, eta muga horiek materiala indartzen duten barne-hesiak bezalakoak dira. Hori guztia jakitea funtsezkoa da materialak diseinatzeko eta haien portaera ulertzeko.

Lily: Benetan mundu liluragarria da, Tom. Eskerrik asko gaur gurekin egon zaren guztiagatik!

Tom: Plazer bat izan da, Lily. Beti bezala.

Lily: Eta zuei, entzule maiteok, eskerrik asko Studyfi Podcast-en beste atal honetan gurekin bat egiteagatik. Espero dugu metalen mundu mikroskopikoan murgiltzea gustatu izana. Hurrengora arte!

Tom: Agur!